揭示线性泛素链合成机制方面取得新成果

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（A）SHARPIN，HOIP，HOIL-1L 蛋白的结构域组成以及 HOIP 的 UBA 结构域结合 SHARPIN 的 UBL 结构域的复合物晶体结构；（B）在 LUBAC 复合物的三种组合方式中，SHARPIN 和 HOIL-1L 可以单独或协同结合 HOIP，促进底物（E2）的结合，激活 HOIP 的酶活性。
蛋白质的泛素化修饰是一类具有多种效应的蛋白质翻译后修饰，与众多的生理过程和疾病密切相关。线性泛素化是一类新型的泛素化修饰，广泛参与炎症、抗入侵病原体的选择性自噬以及先天免疫相关的信号通路。线性泛素链组装复合物（LUBAC）是目前发现的个介导线性泛素链合成的 E3 泛素连接酶，由催化亚基 HOIP 和两个调节亚基 SHARPIN、HOIL-1L 所组成。尤其重要的是，LUBAC 中任何一个亚基的功能缺失会在小鼠模型或人类身上引起炎症、免疫缺陷甚至胚胎死亡。已有的研究表明，单独的 HOIP 处于低活性状态，自身的 UBA 结构域与催化核心区域之间存在自抑制。HOIL-1L 或 SHARPIN 的结合可以激活 HOIP，从而有效地催化线性泛素链的合成，但是目前 HOIP 自抑制的结构基础，以及 SHARPIN 和 HOIL-1L 激活 HOIP 的分子机理依然未知。
近期，中国科学院上海有机化学研究所生命有机化学国家重点实验室潘李锋课题组成功解析了 HOIP UBA 结构域结合 SHARPIN UBL 结构域的复合物的晶体结构，发现 SHARPIN 与 HOIL-1L 可以同时结合在 HOIP 的 UBA 结构域上的两个截然不同的位点，既可以单独、也能协同激活 HOIP 的酶活性。系统的生物化学和酶学实验研究详细地揭示了 HOIP 的激活机制：SHARPIN 或 HOIL-1L 的结合，改变了 UBA 结构域和催化核心区的相对取向，从而解除自抑制，并促进底物进入催化核心，加速线性泛素链合成。
该工作还清晰地解决了一个在以往研究中存在激烈争议的基本问题：HOIP 的哪一个结构域直接结合了 SHARPIN？上海有机所研究人员用蛋白质复合物结构和生物化学实验证实了是 HOIP 的 UBA 结构域，而非 NZF2 结构域与 SHARPIN 结合。SHARPIN 与 HOIL-1L 协同结合 HOIP 还很好地解释了 LUBAC 复合物在细胞内存在的三种不同组合，以及对应的不同酶活性。该项研究工作以 Structural Insights into SHARPIN-Mediated Activation of HOIP for the Linear Ubiquitin Chain Assembly 为题，在线发表于 Cell Reports（2017, 21, 1–10）。